基于LIN总线汽车前灯运动控制系统的设计

引言

　　随着社会的发展，汽车越来越普及，汽车应用已变得日益复杂，而且越来越多地采用电子驱动，因此，将更多创新技术及专用技术应用在这个领域也就不足为奇了。随着汽车拥有量的增加，发生交通事故的概率也随之增加，特别是在夜间行车，两车相汇，汽车前灯的控制就是一个重要的问题，目前汽车常包含有带动态位置控制的前灯，特别是对高强度放电(HID)氙气灯来说，动态位置控制功能非常关键。不过，前灯定位系统对电子组件提出了非常恶劣的环境要求。如何降低前灯运动控制设计的复杂度，节省时间、降低成本成为汽车电子研究的重要课题，本文针对汽车前灯控制的要求，介绍一种价格低，功能较齐，基于LIN总线汽车前灯运动控制系统的实现方法，对不同的步进驱动器/控制器组合，以实现汽车前灯运动控制系统最优化的系统设计方案。

　　
系统硬件电路设计

　　LIN标准定义了一种车用分布式电子系统使用的低成本串行通讯系统。LIN是对现有车用多网络组合的补充，这些组合包括采用控制器局域网络(CAN)协议。LIN标准可以实现具有成本效益的车内开关、智能传感器和制动器应用的通讯网络。通讯协议是基于SCI (UART)数据格式，一种单主/多从的概念以及一个单线(外加地)12V总线。

　　LIN从节点对总节点发出的控制信号进行处理，并对车灯驱动电路状态进行测量。当从节点接收到报文信息后，对车灯发出相应的控制信号，并分析各灯的状态，若发生故障，则生成一个数据信息发送到总节点。LIN从节点在检测到总节点发送的信号后，先通过报文帧进行识别，看其是否属于自己的报文信息。若属于则首先判断报文是不是查询信息，如果是，则返回一个响应信息，如果是控制信息，则对相应的车灯进行控制，并对该车灯驱动电路上的测量点电位进行测量和进行处理。看其是否发生故障。若发生故障，则通过 LIN总线发送信息给总节点。并根据传感器检测到前方来车的灯光信号，实时的作出判断，调整灯光的亮度和变化。图l示出LIN汽车前灯控制硬件框图。

　　
MCU控制单元

　　设计中MCU选用飞思卡尔M68HC08系列的MC68HC908QL4作为LIN从节点的MCU，其电路框图如图2所示。16引脚TOP封装的QL4芯片，VDD接+5V电源，SLCTX、SLCRX引脚分别接LIN的收发器(TJA1020)的TXD、RXD引脚。经过收发器LIN引脚进来+12V的LIN信号，经过收发器转换成+5V的接受和发送信号，分别传到QL4的接受和发送引脚。

　　从节点在初始化完成后，其它操作都在中断里面完成。SLIC状态向量寄存器(SLCSV)提供一个索引偏移量直接反映LIN模块当前的工作状态，它可以和用户提供的跳转表一起用来快速进入一个中断服务子程序。LIN模块的所有状态在SLCSV里面都有相应的值对应，其值不仅反映LIN模块状态的索引偏移量，还反映中断的优先级。

LIN收发器

　　本设计选用TJAl020作为LIN收发器，TJAl020是LIN主/从协议控制器和LIN物理总线之间的接口，主要用作于车辆副网络。其波特率为2.4~20kbit/s。控制器在TXD引脚输入的发送数据流通过LIN收发器转换成LIN总线信号，并由收发器控制转换速率和波形，减少极低的电磁发射(EME)。 LIN总线的输出引脚通过一个内部终端电阻拉成高电平。收发器在LIN总线的输入引脚检测数据流并通过引脚RXD发送到微控制器。

　　
电源模块

　　在设计中，LIN模块的电压调节器均采用微功耗、低压差稳压器LTll2l-5。选用 LTl121-5通过对SHDN输入低电平，能使其进入停止模式，这时静态电流只有16mA，因此在总线上没有活动时，就能达到减少功耗的目的;此外，该器件还具有防止输入和输出电源反向的功能，即使在输出端不增加二极管的情况下，也能防止电流反向倒流。

　　车灯的驱动电路模块

　　所设计的车灯驱动电路模块采用分布式制动器控制，其控制框如图3所示。该控制用于双前灯的水平定位、旋转及AFS。LIN微步进电机驱动器是一种带集成有LIN控制/诊断的定位控制器的两相驱动器，此控制器通过LIN接口接收高级定位指令，随后驱动电机线圈到达理想位置。片上位置控制器可为不同电机类型、定位距离以及参数(如速度、加速度和减速度)而配置。如果系统检测到停转状态，无传感器停转检测就会阻止定位器失步并使电机停止。

控制器命令集的高抽象水平减少了MCU内微处理器的负载。根据前灯运动控制轴数量的不同而将调整应用是直接了当的方法。以模块化方式扩展硬件和软件设计，不会严重影响对主微控制器的要求。本系统只用一个MCU，并且要改变系统控制功能时增加或移走可选的电机很方便，花费也很少。目前的汽车常包含有带动态位置控制的前灯。对于高强度放电(HID)氙气灯，这种功能很关键。欧洲安全